Föreläsnng av Carina Mallard, professor Institutionen för Neurovetenskap och Fysiologi. Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet,
På ett sätt kan man säga att hela mag- och tarmkanalen är som ett långt rör. Men inte ett öppet rör, muskler, sfinktrar delar upp rörsystemet.
Digestion
Översikt av magtarmkanalens uppbyggnad och funktioner
Reglering: nervös och hormonell
Motorik
Munhålan – Sekretion, nedbrytning
Magsäck – Sekretion, motorik och nedbrytning
Tunntarm, Lever, Galla, Bukspottkörtel – Sekretion, nedbrytning och upptag
Tjocktarm – Sekretion, lagring, eliminering
Översikt
Mag- och tarmkanalen
Sfinktrar delar upp systemet och reglerar hur mycket föda som går från en del till en annan. En vid övre delen av matstrupen, en mellan magsäck och strupen sk. övre magmunnen, en som kallas för den nedre magmunnen, den sitter mellan magsäck och tunnramen och heter pylorus. Det finns också sfinktrar mellan de olika segmenten i tarmpaketet och slutligen nere vid rektum för att styra hur restprodukterna lämnar kroppen.
Anatomi - magtarmkanalen
Bilden ovan visar uppbyggnaden av tarmen. Inners ligger lumen där finns körtlar som sekrerar ämnen som behövs för att bryta ner maten. Musklerna behövs för tarmens rörelser. Muskellagren består av två lager. Det inre lagret går cirulärt runt om tarmen och minskar dess lumen då det drar ihop sig. Det andra lagret ligger längs med tarmen och förkortar den då den kontraherar. Det finns också gott om både vener och artärer för att frakta näring och slaggprodukter. Det gula på bilden är nerver. Det finns ett speciellt nervsystem i tarmväggen som är lokalt, det kallas för det enteriska nätverket dessa nerver ligger som ett flätverk längst med tarmväggen. En del av dessa nervtrådar går in till mukosan och styr körtlarna och en del styr motoriken i tarmen.
Mag-tarmkanalens funktioner
1. Näringsupptag
a) Nedbrytning: sker både mekaniskt och kemiskt
Mekanisk: tuggning, motorik. Viktigt att födan rent mekaniskt kan flyttas.
Kemisk: HCl, enzymer
b) Absorption: stora sammansatta molekyler måste brytas ner för att kunna tas upp i tarmen
Kolhydrater - Monosackarider (snabba och långsamma, ej livsnödvändig man klarar sig utan)
Protein - Peptider och aminosyror,
Fett - Fria fettsyror, monoglycerider, olja ger mer energi än tex socker (fett är nödvändig för att klara oss, det bygger upp cellmembran och ger oss energi)
2. Barriär
a) Skydd mot mikroorganismer och skadliga ämnen som följer med maten. Föda går rakt in i kroppen, ett välorganiserat skydd behövs för att inget ska kunna komma mellan tarmceller. Även slemmet ger ett skydd.
”Tight junction proteins” finns i princip alla epitel
Mukus (slem) genom hela mag tarm kanal för att skydda oss finns även ett immunförsvar i magtarmkanalen för att skydda oss vi kommer gå igenm det lite grann men ej i detalj
Radioaktiva vätskor har använts för att mäta hur lång tid det tar för föda att passera genom kroppen. Slående är att maten kan ligga i tjocktarmen i flera dygn. Tjocktarmen kan lagra föda länge. Högre upp i systemet är det viktigt att det rör på sig snabbt. Annars riskerar man att bli sjuk.
Sekretion och vätskebalans
Det frisätts ganska mycket vätska under digestionen. 1,5 liter saliv från munnen, från magsäcken ungefär 2 liter, paneras frisätter ungefär 1,5 liter och galla ca 0,5 liter och ca 1 liter från tunntarmen. Kroppen är sedan mycket bra på att reabsorbera vätskan. Tunntarmen tar upp 6,5 liter vätska och tjocktarmen ca 1,9 liter. Om återupptag inte fungerar blir man alltså mycket uttorkad. Ett exempel på det är vid diarré.
Nedbrytning och upptag av näringsämnen
Bilden visar de ämnen som kroppen tar emot, epitelcellerna i slemhinnan i tarmen och slutligen det som går ut i blodet. Kolhydrater måste brytas ner till glykos eller sukros för att det ska kunna bli monosckarider (glukos och fruktos). Kroppen kan inte ta upp en sammansatt kolhydrat utan att först bryta ner den. Detta kan inte ske om inte speciella enzymer finns, i detta fall (kolhydrater) krävs amylas. På samma sätt med protein, det behöver brytas ner till peptider eller aminosyror och för det krävs peptidaser eller proteaser eller. Fett bryts ner av lipas till fria fettsyror eller glycerol (det krävs mest energi för att bryta ner fett).
Barriär
Slemlager i magtarmkanalen, produceras av olika typer av epitelceller. Det finns ingen slemproduktion i slemhinnan i munnen.
mun och matstrupe har i princip inte något skydd, endast ett epitel lager
Magsäck - skydd mot saltsyran. Där finns två lager av slem. Ett "unstired layer" som ligger mot slemhinnan och ett lösare lager utåt.
Tunntarm - ett mer uppluckrat slemlager. Detta för att födan ska kunna nå tarmvili för att kunna tas upp.
Tjocktarm - även här finns ett dubbellager. Det skyddar bland annat mot bakterier.
Barriär - Tight junction proteiner
Tight junctions, är som små dragkedjor som håller ihop cellerna så att inget kan komma mellan. (Kan öppnas vid behov, men normalt är de stängt.)
Barriär - immunförsvar, ett kraftigt immunologiskt försvar
GALT (gut associated lymphoid tissue) ligger längst tunntarmen
M celler tar upp och introducerar till immunceller som B och T celler
Det gröna i bilden ovan ska visa lymfocyter (exempelvis B-celler och T-celler) som kan reagera på antigen. Det finns även mer innata celler som exempelvis NK-celler som kan bekämpa olika typer av bakterier som kommer in med maten. Dessa typer av celler sitter samlade i något som kallas för Payer's patch eller Peyers plack på svenska och är alltså ansamlingar av lymfatisk vävnad i tarmväggen.
Reglering av mag-tarmkanalen
Nervös
Autonoma nervsystemet (ANS)
Parasympatiska grenen - fungera mer gas. ("Rest and digest") ökar aktevering i mag-tarm kanal
Sympatiska grenen - dämpande vad det gäller mag- och tarmkanal. ("Fight or flight") minskar akteveringen i mag tarm kanal
Enteriska nervsystemet (ENS) ° Plexus Myentericus reglerar hastighet och kontraktion ° Plexus Submucosus reglerar sekretion och absorption
Lokalt nervsystem i mag- och tarmkanalen - det som ligger som ett flätverk runt tarmen. Har olika funktioner, oftast stimulerande då det ökar den motoriska aktiviteten i tarmen. Agerar lokalt.
Hormonell - nästan alla hormoner finns i tarmen. Det är en mycket komplicerad reglering, men vi behöver kunna om dessa fyra.
Gastrin – stimulerar saltsyra produktion från magsäck
Cholecystokinin (CCK) – stimulerar digestion enzymer från pankreas och galla från gallblåsan, har även effekt på magsäcken-
Somatostatin – inhibitorisk, blockerar många effekter och fungerar som broms i systemet.
Nervös reglering av magtarmkanalen
Sympatiska nervsystemet:minskar motorik och sekretion
Parasympatiska nervsystemet:ökar motorik och sekretion
Enteriska nervsystemet (ENS): oftast stimulerande lokalt nervsystem i magtarmkanalen som består av ett nätverk av flätliknande nervvävnad belägna i matstrupens, i magsäckens och i tarmrörets vägg.
Autonoma nervsystemet
Den neven som påverkar mest parasympatiskt vad det gäller mag- och tarmkanalen är vagusnerven. Sympatiskt sker det oftast en inhibitorisk effekt av sympatikus. Omkoppling sker via den sympatiska gränssträngen.
Enteriska Nervsystemet (ENS)
längst in mukosa lamina propria, muskel lager (2lager muskler långitunellt och ett cirkulärt)
Magtarmkanalens motorik är till stor del reglerade av lokala ENS reflexer. Motoriken kan styras lokalt i tarmen via ENS. En nervsignal kan komma in och sedan kopplas om och sedan skickas vidare till en annan del av tarmen. Något om har hänt längre upp påverkar tarmen längre ner. Det är inget vi behöver tänka på och detta kan ske utan inblandning av CNS eller ANS.
ENS har dock återkopplingar till CNS och högre upp till hjärnan via långa autonoma reflexer. Om vi blir rädda eller annat så kan det alltså gå signaler från CNS och hjärnan som påverkar tarmen. Även om vi exempelvis skulle få i oss något giftigt så går det signaler till ENS som skickar vidare signaler om det det till CNS och hjärnan.
Det röda på bilden nedan visar plexus myentericus som styr motoriken finns från matstrupen ner till rektum.
Det blå på bilden nedan visar plexus submucosus, börjar nedanför magsäcken och det är alltså framför allt där som utsöndrings av enzymer med mera sker.
Bilden visar hur olika signaler kopplar på olika nivåer. Högst upp är hjärnan och sedan kommer sympatikus och parasympatikus, det enteriska nervsystemet (i tarmväggen) och effektorsystemet. Exempelvis då en substans i lumen stimulerar en receptor, en mottagarprotein och en signal går till ENS som antingen skickar signalen uppåt eller lokalt via ENS till en annan del av tarmen som då till exempel frisätter en substans. Om det till exempel kommer en massa föda, kan det enteriska nätverket ge signal om att en annan del av tarmen behöver relaxeras för att kunna ta emot maten. Kommunikation både nedifrån och upp och tvärt om samt längst med tarmen för att vi ska få en optimal matsmältning.
Exempel på kort sensorisk ENS reflex
Bilden ovan ska visa tarmslemhinnan och vili. En signal kan gå vidare, via en eller flera omkopplingar. Signalerna som sker via ENS som ligger lokalt i väggen är mycket viktiga för att reglera den lokala miljön i tarmen.
Exempel på hormonell reglering
Hormon frisätts via blodet, det är alltså ett långsammare system. I bilden nedan tänker man sig att det skett en ökning av vätejoner (HCL) i lumen. Då vill man öka bikarbonatproduktionen för att balansera upp det. Det går då en signal från slemhinnan som producerar sekretin som frisätts till blodkärlen i slemhinnan som fraktar sekretinet vidare till andra delar av magsäcken som kan öka bikarbonatproduktionen, frisättningen för att dämpa effekten av syran. Sekretinet kan även gå till bukspottkörteln som är duktig på att producera bikarbonat.
Tarmens Motorik
Viktigt för att bryta ner ämnen och blanda in enzymer och andra ämnen som kan komma åt och göra sitt jobb. Det knådas som en deg.
Segmentation:
Lokala sammandragningar som aktiveras genom distorsion av tarmväggen. Blandnings-motorik.
Peristaltik:
Kontraktionsvågor som förflyttar tarminnehållet genom magtarmkanalen. De längsgående fibrerna som aktiveras. ENS är viktigt för dessa rörelser.
Regleras av Pacemaker celler Interstitiala celler of Cajal i muskelaturen i mag tarm systemet
Migrating Motor Complex (MMC) – storstädning i magtarmkanalen, sker när det inte finns något i tarmen
När tarmen är tom (tex på natten) sker en kraftig peristaltisk kontraktionsvåg från magsäcken och genom hela tarmen ända ner till anus, ca 2-3 gånger per natt.
Detta är en viktig skyddsmekanism som avlägsnar icke-nedbruten föda, bakterier och utsöndringar. Man vet inte hur detta initieras. Normalt är det distension, allts att tarmen töjs då det finns mat i tarmen, men här är det alltså tvärt om.
Munhålan
Spottkörtlar
Sekrerar ca 1 – 1.5 liter saliv per dygn
Viloproduktion: ca 0.2 ml/min
Stimulerad produktion: ca 1,5 - 2 ml/min
Serös (vattnigt) främst från parotis normalt 25% av vår saliv produktion ökar vid stimulering kan bli 50 - 60%)
Mukös (slemrikt) främst från sublingualis 5%
Blandat från den som ligger i käken, submandibularisnormalt 70% av saliv produktion
Nervös reglering via ”salivary nuclei” i hjärnstammen
Speciellt med innervering av spottkörtlar är att både sympatikus och parasympatikus har en aktiverande effekt på salivproduktionen. De fungerar är inte gas och broms som det brukar vara. Generellt kan sägas att ett parasympatiskt påslag ger ett ett mer vattnigt sekret och ett sympatiskt påslag ger ett mer proteinrikt sekret.
Aktiveras av smak, lukt och taktila stimuli (via kranialnerv VII & IX). Produktionen ökar kraftigt vid mekanisk stimulering. Olika aciniceller producerar mer muköst saliv och andra mer vattnigt. Olika sammansättning av olika acini i olika körtlar ger olika sammansättning av saliven.
Saliv - funktioner
Skyddar emaljen
Hjälper tal, tuggning och sväljning
Löser upp partiklar och frisätter smakämnen
Neutraliserar syra i maten
Nedbrytning av kolhydrater via α-amylas
Antibakteriell via lysozym, peroxidas och laktoferrin
består till 99% av vatten
Bilden nedan behöver vi inte kunna, men den ger en bra överblick.
Hjärnstamsreglering via sympatikus eller paraympatikus. Sensoriskt stimuli från tungan bearbetas i hjärnan och salivering styrs av salivcentra i hjärnan.
Bilden ovan visar att sympatikus har noradrenalin som signalsubstans som binder till adinerga receptorer i detta fall alfa-ett och beta-två. Vid parasympatisk aktivitet så frisätts acetylkollin som är kolinerg och binder till M3. (Se tidigare anteckningar om ANS.)
Transmittorsubstans från de sympatiska och parasympatiska nerverna frisätts och binder sig till receptorer på den acinära cellen. Då sker en kedjereaktion i salivkörteln som leder till att primär- samt sekundärsaliv bildas. Reaktionen börjar med att de intracellulära budbärarna kalciumjoner (Ca2+) frisätts från intracellulära depåer och de strömmar dessutom in i cellen från annat håll. Den ökade kalciumjonkoncentrationen i cytoplasman öppnar kanaler för kaliumjoner (K+) som strömmar ut från cellens basolaterala delar och för kloridjoner (Cl-) (aktiv transport) som lämnar cellens apikala del för att hamna i lumen. Kloridjoner i acinära lumen drar till sig ett likvärdigt antal natriumjoner (Na+) (passiv transport), som från interstitiet når lumen via passage mellan de acinära cellerna. Den ökade koncentrationen i lumen av kloridjoner och natriumjoner utövar osmotisk dragningskraft på vatten, som från interstitiet når lumen. Kollinerg påverkan gör att aquaprin5 ökar och fler aquaporiner (vattenkanaler) sätts in i cellmembranet.
Protein: ffa exocytos
Vatten: osmos, kanaler (Aqp5) - fler aquaporiner sätts in i membranet
Antalet läkemedel påverkar salivproduktionen, oavsett om de är antikollinerga eller inte. Fler än sex stycken har negativ effekt på utsöndringen av saliv.
Matstrupen - esofagus
Varken nedbrytning eller upptag i matstrupen
Övre och nedre esofagussfinkter
Motorik – Peristaltik - så kraftiga rörelser att maten kommer att gå ner även om du står på huvudet och äter.
Slemhinnan: oförkortat skivepitel (plattepitel), ej slembildande
Epitel i esofagus är inte skyddat mot magsaft, om magsyra kommer upp i matstrupen så kommer epitelet att vara känsligt för det. Viktigt att den övre magmunnen fungerar bra och sluter tätt.
Magsäcken
Primära funktioner:
Lagring av föda – fundus - övre delen
Blandning kraftig knådning av föda – antrum - nedre delen
Sterilisering av föda med hjälp av HCl som även hjälper till med vissa enzymatiska processer. dödar bakterier så att det ej går ner till tunntarmen
Nedbrytning av näringsämnen; kolhydrater (fundus) , proteriner (antrum)
kolhydrater (fundus) alfa-amylas följer med ned från saliven och kan fortsätta jobba, tills det kommer ner till antrum där det är för surt för amylaset att kunna fungera. Proteiner bearbetas i antrum.
Kraftiga muskelrörelser behövs och därför finns det tre lager med muskler. Knådning kan ske eftersom muskelfibrer i de tre lagren ligger längsgående, runt omkring och även snett.
Magsäcken är ett ihåligt organ, volymen regleras beroende på födans mängd. Magsäcken blandar födan genom kontraktionsringar som förflyttas
ner mot pylorus (nedre magsäcksmunnen). Sekretoriska celler i magsäckens kryptor utsöndrar saltsyra (HCl), enzymer och hormoner. Födan bryts ned genom både mekaniska och kemiska processer.
Stimulering av magsäcksprocesserna sker genom aktivering av receptorer i:
CNS och munnen - kefalisk fas - ökar ofta en process i magsäcken
magsäckens slemhinna - gastrisk fas - ökar ofta en process i magsäcken
tunntarmen - intestinal fas, är ffa inhibitorisk - viktigt för att styra magsäckens motoriska arbete och utsöndring av ämnen
Stimulerande uppifrån men inhalerande nedifrån.
Motorik i magsäcken
Regleras av ENS - aktiveras av distenstion i antrum
Förflyttning av födan från fundus till pylorus
Malning: Kraftigaste peristaltiken och blandningen sker nära pylorus. Det sker ett tryck mot pylorus.
Förflyttning tillbaka mot fundus. Små mängder föda pumpas ut i duodenum medan resten av födan pressas uppåt i magsäcken. Processen fortsätter tills all föda har bearbetats och kommit ner i tunntarmen. Det är viktigt att pylorussfinktern fungerar, både för att kunna hålla tät när maten knådas och det bildas tryck mot den, samt när den ska öppnas och släppa ut maten till tunntarmen.
Sekretion i magsäcken
Olika celler i slemhinnan i magsäcken har olika viktiga funktioner för matsmältning. De sitter i kryptor, nedåtgående områden i slemhinnan.
Högst upp är huvudceller eller "neck cell" som tillverkar slem.
Parietalceller producerar HCL och "intrinsic factor". Parietalceller kommer vi att höra mycket mer om. De är viktiga och vi ska kunna dem. (I Fundus)
ECL-celler = "enterochromaffin like cell" dessa celler producerar histamin vilket är viktigt för produktionen av HCL (IFundus)
G & D celler i Antrum som producerar gastrin och somatostatin.
Dessa celler ska vi kunna och vad de producerar.
° Intrinsic faktors - viktigt för att kunna ta upp B12 man kan få nevrologiska problem utan detta,
Produktion av Magsaft
Cefalisk Fas: Lukt, Syn (30% av magsaft produceras)
Gastrisk Fas: Mat i magen (50-60%)
Intestinal Fas: Mat i tarmarna (5-10%)
Reglering av saltsyrasekretion
Parietalceller i magsäckens slemhinna. (Gastrin och histamin produceras från andra celler i magsäckens slemhinna.)
CCK-B binder gastrin
M3 - muskarin, binder till acetylkolin
H2 - histaminreceptor
"Väte-kalium-pumpen" är inaktiv då parietalcellen är inaktiv.
Vid frisättning, till exempel då vagusnerven stimuleras eller ECL-celler frisätter histamin och/eller G-celler frisätter gastrin. Då binder ämnena till receptorerna och pumparna förflyttas till ytan på cellen och parietalcellen (PC) aktiveras. Losec verkar genom att protonpumpen hämmas, tidigare mediciner blockerade H2, men det finns även H2 receptorer på andra ställen i kroppen, så den behandlingsmetoden var mindre specifikt. Standardbehandling för magsår är idag PPI (protonpumpsinhibitorer) och antibiotika.
Mer info om magsår: Helicobacter pylori, påvisats i magsår och kunnat knytas till sjukdomen som en viktig del i orsaksmekanismen. Bakterien kan påvisas i slemhinnan i nästan alla fall av tolvfingertarmssår och omkring 70 % av fallen vid sår i magsäcken. Behandling av magsår där H. pylori har påvisats består numera av en kombination av läkemedel som kraftigt hämmar saltsyraproduktionen (protonpumpshämmare) och två antibiotika (t.ex. amoxicillin, klaritromycin eller metronidazol) under en vecka. I över 90 % av fallen kan infektionen elimineras med denna behandling, varefter magsårssjukdomen är botad. Magsår som inte orsakats av infektion med H. pylori kan behandlas med syraproduktionshämmande mediciner som H2-receptorblockerare eller protonpumpshämmare.
Saltsyraproduktion
Bilden ovan. Koldioxid och vatten kommer att tas upp och bilda kolsyra H2CO3. Kolsyra är instabilt och kommer att brytas ner till bikarbonat (vätekarbonat) HCO3- med ett väte, H+ och det andra vätet, H+ kommer att gå ut mot lumen. Det transporteras ut till lumpen med hjälp av pumpen och väte och kalium byter plats. Bikarbonaten transporteras ut på baksidan av cellen och går ut i blodet. I utbyte mot bikarbonatet så kommer kloridjoner,Cl- att kunna tas upp via pumpen. Kloridjonerna kommer att gå ut mot lumen och där kommer då att finnas både klorid och väte som behövs för att bilda väteklorid = HCL = saltsyra.
Bilden ovan:
Här är PC gul i stället för blå, den visar hur parietalcellen regleras från andra delar av magsäcken. ECL-celler producerar histamin, G-celler producerar gastrin. Gastrin går ut i blodet och kan sedan gå direkt till CCKB/gastrinreceptorerna på PC eller binda till ECL-cellen och öka dess frisättning av histamin. Histamin kan sedan kan gå till H2 receptorn på PC-cellerna.
Dessa tre faktorer krävs för att aktivera PC-cellerna så att de börjar producera HCL
G-cellerna en viktig funktion i att dels kunna påverka PC cellerna direkt med gastrin
eller via ECL-celler och histamin.
Vagusnerven frisätter ACh som binder till M3-receptorn
Liten repetition om ANS Parasympatiska nervfibrer utgår från hjärnstammen och ingår i kranialnerverna III (n. oculomotorius), VII (n. facialis), IX (n. glossopharyngeus) och X (n. vagus) samt från spinalnerverna S2 – S4. Parasympatiska nervsystemet har acetylkolin som transmittorsubstans i både de pre- och de postganglionära neuronen.Neuronen benämns därför kolinerga neuron. Receptorerna för acetylkolin på det postsynaptiska neuronet kallas nikotinreceptorer, medan effektorcellerna har muskarinreceptorer. Receptorerna: nikotin- och muskarin-receptorer reagerar båda två på ACh, anledningen till namnen är att de också reagerar på nikotin och muskarin. Nikotin finns i cigaretter och muskarin finns i svamp som bland annat vikingar åt för att bli påverkade.
Muskarinreceptor
Aktiverande eller inhiberande
Finns på samtliga parasympatiska målorgan. De sitter ute i de målorgan som ska aktiveras, till exempel på en körtel.
Kranialnerv X (nervus vagus) spelar en mycket viktig roll genom sin innervering av de flesta organ i bröst och bukhåla.
Minskning av HCL-produktion BROMSA PRODUKTIONEN
Minskning av HCL produktionen behöver också kunna ske. Somatostatin (Soin) kommer från D-celler som finns i antrum och fundus och det fungerar som broms.
Soin kan:
minskaG-cellernas produktion av gastrin
eller minska ECL-cellernas produktion av histamin
eller binda direkt till PC-cellerna så att HCL-produktionen minskar
CCK
När CCK, kolecystokinin, frisätts så kommer det att öka somatostatinfrisättningen hos D-celler och verkar därmed indirekt inhiberande på HCL. CCK kommer från tunntarmen (intestinal fas) och frisätts till blodet och på så sätt skickas alltså information från tunntarm till magsäck om att HCL-produktionen behöver minskas.
Intrinsic factor och Vitamin B12
IF har egentligen inget med matsmältningen att göra, men den har en viktig funktion i att frakta vitamin B12 genom mag- och tarmkanalen där den kan sedan kan plockas upp i ileum.
B12 behövs för DNA syntes i röda blodkroppar. Brist kan leda till anemi.
1) Vitamin B12 är bundet till protein i maten.
2) Den sura miljön och pepsin bryter bindningen mellan B12 och proteinet.
3) Parietalcellerna frisätter intrinsic factor (IF).
1) B12 binder till IF i duodenum
2) B12 + IF absorberas i ileum
Magsäckens enzymsekretion: Pepsinogen = digestivt proenzym, blir till pepsin
Proteindigestion
Pepsin bildas när pepsinogen klyvs mha saltsyra. Enzymet är aktivt vid låga pH och inaktiveras vid pH > 5.0 (t.ex. pH i duodenum).
Pepsinogensekretion stimuleras av saltsyra, vagus och ENS (ACh)
I magsäcken kommer det aktiva pepsinet att börja bryta ner komplexa proteiner till mindre delar. Ett första steg i nedbrytningen av proteiner.
Slemhinnans skyddsmekanismer
I lumen i magsäcken kan pH vara så lågt som 2 (normalt ligger det ju på 7 i kroppen.)
Skydd
Epitelceller producerar ett tjockt visköst slemlager (”unstirred layer”) som skyddar mot lågt pH och digestiva enzymer
Slemlagret sprider sig över slemhinnan. Bikarbonat utsöndras i slemlagret och verkar som en buffert mot saltsyran
Tight junctions mellan epitelcellerna i slemhinnan gör att saltsyra inte kan tränga igenom
Skadade celler byts snabbt ut så att hela epitelet förnyas var 3-6 dag
I kryptorna sitter det stamcelller som gör att de ytliga epitelcellerna hela tiden kan ersättas av nya. Det är också en viktig skyddsfunktion om tarmen skulle drabbas av skada. Det är därför som strålning drabbar mag och tarmkanalen mycket, eftersom strålning slår på celler med snabb delning.
Kefal fas - från huvudet ner till mag- och tarmkanalen och magsäcken
Magsäckens sekretion och motorik
Syn, lukt och smak av mat utlöser kefal stimulering av magsäcken (via vagusnerven)
Stimulering från vagus (Ach).
ACh kan stimulera parietalcellerna direkt för att utsöndra saltsyra men kan också aktivera G celler i antrum för att stimulera gastrinsekretion, som i sin tur stimulerar saltsyra produktion från parietalcellerna. Detta sker redan innan maten kommit ner i magsäcken. Magsäcken förbereder sig efter att ha fått signaler från vagus.
Receptiv relaxation av magsäcken - vagus. Magsäcken gör sig redo genom att slappna av redan innan maten kommit ner i magen.
Gastrisk fas - när födan finns i magsäcken
Magsäckens sekretion och motorik
Initieras av föda i magsäcken, distension, peptider.
Stimuli:
Distension aktiverar mekanoreceptorer, stimulerar kolinerga nerver (ACh), vilket aktiverar parietalceller att utsöndra saltsyra.
Töjningen påverkar G-celler att frisätta gastrin.
Ach och nedbrutna proteiner aktiverar gastrinsekretion från G celler. Gastrin frisätts i blodet och stimulerar parietalcellen till saltsyraproduktion.
Distension ökar motoriken så att födan knådas och bearbetas
Adaptiv relaxation av magsäcken. Vagovagal reflex: distorsion av magsäcken aktiverar afferenta och sedan efferenta vagus (omkoppling i förlängda märgen) och utlöser då enrelaxation av magsäckens muskulatur. Det finns ett max som magen kan ta emot, men den är effektiv och flexibel och kan ta emot mycket.
I denna fas bromas motorik och produktion av saltsyra. Signaler från tunntarmen påverkar magsäcken.
Det sker exempelvis:
När fett bryts ner till fria fettsyror
Det blir surt i tunntarmen
Det blir många partiklar i tunntarmen
Signalerna kommer i form av hormoner (exempelvis Soin) som frisätts, eller via det enteriska nätverket som inhiberar processerna i magsäcken. Det är viktigt att det är tarmen som styr magsäckens aktivitet. Det beror på att det är i tunntarmen som näringen sedan ska tas upp. I tunntarmen måste det finnas rätt förutsättningar för att näringen ska kunna tas upp. Om födan inte har rätt sammansättning, om det är för mycket partiklar eller för surt så fungerar det inte optimalt. I för sur miljö fungerar till exempel inte enzymerna från bukspottkörteln som hjälper till att bryta ner maten så att vi kan tillgodogöra oss näringen.
Magsäckstömning
Bilden ovan:
entero = sådant som sker i tarmen
endokrin = hormonellt
enteroendokrin = hormoner som bildas i tarmen
Cirkeln i bilden ovan visar en sammanställning med feedback som reglerar hur maten går från magsäck till tunntarm och hur sekretion av HCL och motoriska rörelser ökar eller minskar beroende på vilka signaler som fås.
Att lära sig:
Tunntarm, tjocktarm, lever, pankreas och gallblåsa
Matspjälkning och upptag
Tunntarmens anatomi - duodenum, jejunum, och ileum
Bilden ovan:
Rött och blått är vener och artärer och det gröna i mitten är lymfkärl. Lymfkärlen är viktiga för att ta hand om fett som brutits ner i tarmen, övriga näringsämnen tas upp via blodet. Det som är väldigt speciellt men tunntarmen är att ytan är väldigt veckad. Varje veck är i sin tur uppbyggda av fler veck. Det gör att tunntarmen får en mycket stor yta, vilket gör att mycket näring kan tas upp. På cellnivå, enterocyter finns mikrovilli som sitter och "viftar" och lockar till sig födoämnen. I just dessa celler finns även "brush border enzymes" som är de slutliga enzymerna i nedbrytningskedjan. De sitter i väggen på tunntarmen. I övrigt finns slembildande goblet celler och immunceller, på liknande sätt som i magsäcken.
Bilden ovan:
Tvärsnitt av tarmvilli med enterocyter (de är de som tar upp näringen) med mikrovilli som sitter ytterst, närmst födan. Under enterocyterna finns andra celler.
Levern
Levern producerar och frisätter galla. Gallan hamnar i gallblåsan och frisätts därifrån till tunntarmen.
Galla: Gallsalter, bilirubin, kolesterol, triglycerider, fosfolipider och elektrolyter.
Gallsalterna och fosfolipider hjälper till i nedbrytningsprocessen.
Galla fungerar som emulgeringsmedel för fettdropparna i tunntarmen.
Utsöndring av galla
Fett (ffa fria fettsyror) i tunntarmen stimuleras enterocyterna som är enetrokrina celler att frisätta CCK (kolecystokinin) ochsekretin.
CCK stimulerar att galla och bikarbonat bildas
CCK stimulerar kontraktion av gallblåsan
Sekretin stimulerar gångepitelet till att utsöndra bikarbonatrikt sekret
Enterohepatiska kretsloppet; återanvändning av gallsalter mellan tunntarm och lever
Bilden ovan. Tarmens och leverns kretslopp. Nästan alla gallsalter återanvänds i kroppen, upp till 98 %. Det kallas för det enterohepatiska kretsloppet.Gallan produceras av levern och fraktas sedan till gallblåsan. I gångarna och i blåsan tas lite joner och vatten upp och gallan lagras sedan i blåsan. När det kommer signaler = CCK så kontraheras gallblåsan och CCK får också en sfinkter att öppnas och gallan kan hamna i tarmen. När gallan har gjort sitt jobb och fettet är nedbrutet och upplockat så kommer gallsalterna att tas upp av kroppen igen. Det sker i ileumdelen av tunntarmen (den del som är närmast tjocktarmen). Andra ämnen som till exempel bilirubin är restprodukter och de kommer inte att återupptas igen. Det fortsätter ner i tjocktarmen och är det som ger avföringen dess färg.
Pankreas - bukspottkörteln
Bukspottkörteln har gångar som går ut i tunntarmen och gången från gallblåsan går faktiskt ihop med bukspottskörteln. När enzymer produceras i bukspottkörteln så kommer de ut i tarmen samtidigt med gallan då sfinktern öppnas. Det är från gångarna som bikarbonat frisätts och cellerna inne i gallblåsan är de som producerar enzymer.
Producerar och frisätter hormoner, enzymer och en bikarbonatrik vätska
Nervös reglering via vagus
Hormonell reglering via sekretin = att bikarbonat bildas och CCK = att enzymer frisätts
Pankreas består till allra största delen av exokrina celler, 98% och resten är endokrina celler
Endokrina celler, blåa i bilden nedan, producerar hormoner tex insulin. Endokrina hormoner går ut i blodet.
Exokrina celler acini, rosa i bilden nedan producerar digestiva enzymer och bikarbonatsekret. Exokrina ämnen (hormoner) har egna utförselgångar.
Enzymer
Kolhydrater – α-amylas
latin chymus = magsaft latin trypsinum = gnuggning, söndertrasning
Exempel på några enzymer som bryter ner protein
(först till mindre komplexa proteinstrukturer, sedan till peptidaser och sedan till fria aminosyror)
Trypsin
Chymotrypsin
Carboxypeptidas
Fett
Lipas
Co-lipas - hjälper till att stimulera lipas
Dessa bryter tillsammans med galla ner fett
Pankreasenzymerna är aktiva vid neutralt pH. Bikarbonat behövs därför att neutralisera magsäcksinnehållet så att enzymerna kan arbeta.
Enzymer
Töms ut i duodenum.
De enzymer som finns i pankreas finns i inaktiv form, annars skulle pankreas också brytas ner.
Proteaser och co-lipas lagras i en inaktiv form:
Trypsinogen
Chymotrypsinogen
Proelastas
Procarboxypeptidas
Pro-colipas
Processen när dessa inaktiva former aktiveras initieras av enteropeptidas som finns i tarmväggen. Det sätter igång att trypsinogen klyvs till trypsin som sedan kan klyva de andra i en kaskadreaktion.
Kemisk nedbrytning av fett
Triglycerider bryts ner till diglycerider och sedan till monoglycerider eller fria fettsyror. Det är främst de fria fettsyrorna som kroppen sedan kan ta upp.
Protein
Protein bryts ner till oligopeptider, sedan till tripeptider, dipeptider och aminosyror.
Kemisk nedbrytning: Kolhydrater
Kolhydrater bryts till di, tri och oligosackarider och slutligen till monosackarider i form av glukos, fruktos och galaktos. Brush border enzymer bryter ner di-sackarider till monosackarider. Dessa enzymer sitter i enterocyterna som finns i tarmväggen och det är de som gör den sista spjälkningen av kolhydrater.
Om man saknar laktas blir man laktosintolerant. Kroppen kan då inte bryta ned laktos som längre ner i tarmen kommer att irritera och orsaka smärta och diarré.
Digestion and Absorption - Kolhydrater
(bröd, ris, sädeslag, potatis, osv)
Bilden ovan:
Stärkelse börjar att brytas ner av amylas i munnen, även bukspottkörteln utsöndrar amylas. Stärkelsen bryts ner till maltos, disackarider och maltas som är ett brush border enzym bryter sedan ner det till monosackarider, i detta fall glukos. Olika typer av monosackarider utnyttjar olika transportörer i tarmväggen som kan frakta olika typer av glukos.
Tarmens Absorption - Kolhydrater
Bilden ovan: Sekundär aktiv transport. En princip som utnyttjat av kroppen på flera olika ställen. Upptaget drivs av en ATP pump som driver ut natrium och plockar upp kalium. Detta leder till att det byggs upp en natriumgradient utanför cellen som sedan kan utnyttjas av Glut1. Samtidigt som natrium kommer in så följer också galaktos och galaktos med. Men det kräver alltså att man först har byggt upp en natriumgradient. Glut1 verkar ut mot lumen och plockar upp glukos och galaktos från tarmen, det ska sedan transporteras vidare till blodet. Det är det en annan transportör som sköter, nämligen Glut2. Det sker genom diffusion och ingen energi behöver alltså tillföras.
När det gäller fruktos så sker i stället så kallad faciliterad diffusion. Det är en koncentrationsgradient som styr att fruktos tas upp från tarmen via Glut5 och sedan ut till blodet via diffusion och en Glut2 transportörer.
Tarmen har (till skillnad från njuren) ingen gräns på hur mycket socker den kan plocka upp från blodet. Om vi sätter i oss en massa socker så kommer tarmen att sätta in fler transportörer. Det kan alltså i princip inte bli mättat och kan ta till sig nästan hur mycket glukos som helst.
Kemisk Digestion: Proteiner
Nedbrytning:
Enzymer i magsäcken: pepsin (pepsinogen blir till pepsin med hjälp av saltsyra)
Enzymer i tunntarmen:
Pankreasenzymer – trypsin, chymotrypsin, och carboxypeptidase
”Brush border” enzymer – amino peptidases, carboxypeptidases, och dipeptidases
Absorption: liknar kolhydrater
Protein Digestion och Absorption – Protein
(kött, ägg, mjölk osv.)
Pepsin från magsäcken bryter ner protein till mindre bitar, sedan kommer enzymer från pankreas att bryta ner mer och sedan kommer även här brush border enzymer från tunntarmens vägg att bryta ner det sista sista till dipeptider eller fria aminosyror.
Upptag av aminosyror & peptider
Även här finns olika transportörer. Natriummedierat upptag använder sig av en ATP-driven pump i ena delen av transportören pumpar ut natrium och in kalium. På andra sidan av cellen utnyttjas sedan gradientskillnaden och natrium kommer in i transportören och tar med sig en aminosyra. Vätemedierat upptag, natrium pumpas ut och kalium in som tidigare men sedan byts natrium och väte i en annan pump. Olika för olika typer av aminosyror använder olika transportörer och metoder.
Protein digestion
Spjälkning av proteiner och peptider till mindre delar i magsäcken och i tunntarmen
Fortsatt medbrytning i brush border till peptider och aminosyror
Na+ beroende aminosyra upptag H+ beroende di -och tripeptid upptag
Di- och tripeptider bryts ner till amiosyror i cytosolen
Aminosyrorna lämnar epitelcellen via faciliterad diffusion.
Kemisk Digestion: Fett - det som är svårast för kroppen att bryta ner och det kräver mest energi
Fett i födan - 90% triglycerider.
Stora aggregat av triglycerider, vilka är olösliga i vatten, bryts ner och hålls i löslig form m.h.a. galla.
Triglyceridmolekyler spjälkas enzymatiskt med lipas från pankreas, vilket ger fria monoglycerider och fettsyror som kan tas upp i tarmen genom diffusion
Emulgering av fett med gallsalter
Gallan sätter sig på utsidan av en fettdroppe. Gallan är bipolär och har alltså en fettlöslig och en vattenlöslig del. Den fettlösliga (hydrofoba) sätter sig in mot fettet och den vattenlösliga (hydrofila) utåt. Tillsammans med motoriken bryts då de stora fettdropparna ned till mindre bitar, som kallas miceller där lipas från pankres kan brytas ner till monoglycerider eller fira fettsyror. Dessa kan sedan tas upp via diffusion i tarmcellen och sedan via exocytos ta sig ut i lymfkärlen och så småningom plockas upp. Här krävs inte några transportörer utan sker helt via diffusion.
Om gallan saknas, till exempel efter en operation så behöver individen vara restriktiv med fett i sin kost.
Fettupptag i tarmvilli - Diffusion
Vattenabsorption
I kolon och tunntarm plockas stor del av vattnet som går åt under matspjälkningen.
Vattentransport över tarmväggen
Normal homeostas är det vi bör kunna.
Det är natrium som hjälper till så att vattnet kan plockas upp. Det skapas en osmotisk gradient som gör att vatten tar sig in mellan cellerna i tarmen eller genom cellerna i tarmen mha aquaporiner. Om natrium inte kan plockas upp så skapas ingen gradient och då kan kroppen inte ta till sig vätska. Det gör att man kan bli mycket uttorkad. Vid exempelvis en kolerainfektion där detta inte fungerar kan en individ faktiskt bli så uttorkad att hen dör inom några timmar. Om en har en infektion eller diarré är det alltså bra att ta en vätska som innehåller glukos. Glukos tar med sig natrium in i kroppen.
Aquaporin 2 spelar roll för vattentransport över tarmväggen speciellt i kolon
Aquaporiner finns inte så mycket i tunntarmen men väl i kolon. Bilden ovan visar hur de regleras vid törst hos en råtta. Vid törst ökar de snabbt. Funktioner:
Absorption av vatten och elektrolyter
Lagra restprodukter tills de elimineras
Bakteriell nedbrytning av restprodukter (till viss del)
Inga villi, ingen enzymproduktion, stora kryptor, goblet celler. Maten lagras och knådas i tarmen karakteristiska utbuktningar som kallas haustra (singularis haustrum.) Eftersom det inte finns några vili tar vi här inte upp någon energi och inget bryts heller ner, det finns inga enzymer. Det finns dock gott om gobletceller här, de finns i kryptorna. Mycket slem och knådning alltså, men inget upptag.
Motorik tjocktarmen
Peristaltik ovanlig (den rörelse då födan flyttas från A - B)
Segmentation (blandningsmotorik) = haustration, knådning av födan som finns i den delen
Framåtdrivande motorik (Mass Movements), kraftig kontraktion, förflyttar födan mot rektum. Främst i tvärgående och nedåtgående kolonavsnitt, ca 1-3 ggr/dag, tonisk kontraktion av långa tarmavsnitt. Långsam förflyttning av tarminnehåll, 5-10 cm/h,
Aktiveras efter en måltid genom ökad volym i magsäck och tunntarm (nervös innervering ENS, långa banor som går från tunntarm till tjocktarm). Också vid irritation i kolon (tex tarmsår) det kan ge ökad motorik.
Defäkation: spinal reflex som kan påverkas av CNS
Distension av rektum - detta är inte viljestyrt
Mekanoreceptorer i tarmvägg, sensoriska nerver (ENS, ANS) känner att det töjs ut för att det kommer föda
Stimulerar kontraktion av tarmvägg
Relaxerar den interna (inre) sfinktern
Viljestyrda signaler stimulerar relaxation av extern anal sfinkter. Den yttre sfinktern står under viljekontroll. Små barn har inte utvecklat nervös kontroll över de yttre sfinktrarna och det är därför som de inte kan kontrollera detta.
Digestionsfysiologi
Föreläsnng av Carina Mallard, professor Institutionen för Neurovetenskap och Fysiologi. Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet,
På ett sätt kan man säga att hela mag- och tarmkanalen är som ett långt rör. Men inte ett öppet rör, muskler, sfinktrar delar upp rörsystemet.Digestion
Översikt
Mag- och tarmkanalen
Sfinktrar delar upp systemet och reglerar hur mycket föda som går från en del till en annan. En vid övre delen av matstrupen, en mellan magsäck och strupen sk. övre magmunnen, en som kallas för den nedre magmunnen, den sitter mellan magsäck och tunnramen och heter pylorus. Det finns också sfinktrar mellan de olika segmenten i tarmpaketet och slutligen nere vid rektum för att styra hur restprodukterna lämnar kroppen.
Anatomi - magtarmkanalen
Bilden ovan visar uppbyggnaden av tarmen. Inners ligger lumen där finns körtlar som sekrerar ämnen som behövs för att bryta ner maten. Musklerna behövs för tarmens rörelser. Muskellagren består av två lager. Det inre lagret går cirulärt runt om tarmen och minskar dess lumen då det drar ihop sig. Det andra lagret ligger längs med tarmen och förkortar den då den kontraherar. Det finns också gott om både vener och artärer för att frakta näring och slaggprodukter. Det gula på bilden är nerver. Det finns ett speciellt nervsystem i tarmväggen som är lokalt, det kallas för det enteriska nätverket dessa nerver ligger som ett flätverk längst med tarmväggen. En del av dessa nervtrådar går in till mukosan och styr körtlarna och en del styr motoriken i tarmen.
Mag-tarmkanalens funktioner
1. Näringsupptag
a) Nedbrytning: sker både mekaniskt och kemisktb) Absorption: stora sammansatta molekyler måste brytas ner för att kunna tas upp i tarmen
2. Barriär
a) Skydd mot mikroorganismer och skadliga ämnen som följer med maten. Föda går rakt in i kroppen, ett välorganiserat skydd behövs för att inget ska kunna komma mellan tarmceller. Även slemmet ger ett skydd.Radioaktiva vätskor har använts för att mäta hur lång tid det tar för föda att passera genom kroppen. Slående är att maten kan ligga i tjocktarmen i flera dygn. Tjocktarmen kan lagra föda länge. Högre upp i systemet är det viktigt att det rör på sig snabbt. Annars riskerar man att bli sjuk.
Sekretion och vätskebalans
Det frisätts ganska mycket vätska under digestionen. 1,5 liter saliv från munnen, från magsäcken ungefär 2 liter, paneras frisätter ungefär 1,5 liter och galla ca 0,5 liter och ca 1 liter från tunntarmen. Kroppen är sedan mycket bra på att reabsorbera vätskan. Tunntarmen tar upp 6,5 liter vätska och tjocktarmen ca 1,9 liter. Om återupptag inte fungerar blir man alltså mycket uttorkad. Ett exempel på det är vid diarré.
Nedbrytning och upptag av näringsämnen
Bilden visar de ämnen som kroppen tar emot, epitelcellerna i slemhinnan i tarmen och slutligen det som går ut i blodet. Kolhydrater måste brytas ner till glykos eller sukros för att det ska kunna bli monosckarider (glukos och fruktos). Kroppen kan inte ta upp en sammansatt kolhydrat utan att först bryta ner den. Detta kan inte ske om inte speciella enzymer finns, i detta fall (kolhydrater) krävs amylas. På samma sätt med protein, det behöver brytas ner till peptider eller aminosyror och för det krävs peptidaser eller proteaser eller. Fett bryts ner av lipas till fria fettsyror eller glycerol (det krävs mest energi för att bryta ner fett).
Barriär
Slemlager i magtarmkanalen, produceras av olika typer av epitelceller. Det finns ingen slemproduktion i slemhinnan i munnen.mun och matstrupe har i princip inte något skydd, endast ett epitel lager
Barriär - Tight junction proteiner
Tight junctions, är som små dragkedjor som håller ihop cellerna så att inget kan komma mellan. (Kan öppnas vid behov, men normalt är de stängt.)
Barriär - immunförsvar, ett kraftigt immunologiskt försvar
GALT (gut associated lymphoid tissue) ligger längst tunntarmen
M celler tar upp och introducerar till immunceller som B och T cellerDet gröna i bilden ovan ska visa lymfocyter (exempelvis B-celler och T-celler) som kan reagera på antigen. Det finns även mer innata celler som exempelvis NK-celler som kan bekämpa olika typer av bakterier som kommer in med maten. Dessa typer av celler sitter samlade i något som kallas för Payer's patch eller Peyers plack på svenska och är alltså ansamlingar av lymfatisk vävnad i tarmväggen.
Reglering av mag-tarmkanalen
Nervös
Autonoma nervsystemet (ANS)Enteriska nervsystemet (ENS)
° Plexus Myentericus reglerar hastighet och kontraktion
° Plexus Submucosus reglerar sekretion och absorption
Hormonell - nästan alla hormoner finns i tarmen. Det är en mycket komplicerad reglering, men vi behöver kunna om dessa fyra.
Nervös reglering av magtarmkanalen
Autonoma nervsystemet
Den neven som påverkar mest parasympatiskt vad det gäller mag- och tarmkanalen är vagusnerven. Sympatiskt sker det oftast en inhibitorisk effekt av sympatikus. Omkoppling sker via den sympatiska gränssträngen.Enteriska Nervsystemet (ENS)
längst in mukosa lamina propria, muskel lager (2lager muskler långitunellt och ett cirkulärt)
Det röda på bilden nedan visar plexus myentericus som styr motoriken finns från matstrupen ner till rektum.
Det blå på bilden nedan visar plexus submucosus, börjar nedanför magsäcken och det är alltså framför allt där som utsöndrings av enzymer med mera sker.
Bilden visar hur olika signaler kopplar på olika nivåer. Högst upp är hjärnan och sedan kommer sympatikus och parasympatikus, det enteriska nervsystemet (i tarmväggen) och effektorsystemet. Exempelvis då en substans i lumen stimulerar en receptor, en mottagarprotein och en signal går till ENS som antingen skickar signalen uppåt eller lokalt via ENS till en annan del av tarmen som då till exempel frisätter en substans. Om det till exempel kommer en massa föda, kan det enteriska nätverket ge signal om att en annan del av tarmen behöver relaxeras för att kunna ta emot maten. Kommunikation både nedifrån och upp och tvärt om samt längst med tarmen för att vi ska få en optimal matsmältning.
Exempel på kort sensorisk ENS reflex
Bilden ovan ska visa tarmslemhinnan och vili. En signal kan gå vidare, via en eller flera omkopplingar. Signalerna som sker via ENS som ligger lokalt i väggen är mycket viktiga för att reglera den lokala miljön i tarmen.
Exempel på hormonell reglering
Hormon frisätts via blodet, det är alltså ett långsammare system. I bilden nedan tänker man sig att det skett en ökning av vätejoner (HCL) i lumen. Då vill man öka bikarbonatproduktionen för att balansera upp det. Det går då en signal från slemhinnan som producerar sekretin som frisätts till blodkärlen i slemhinnan som fraktar sekretinet vidare till andra delar av magsäcken som kan öka bikarbonatproduktionen, frisättningen för att dämpa effekten av syran. Sekretinet kan även gå till bukspottkörteln som är duktig på att producera bikarbonat.Tarmens Motorik
Viktigt för att bryta ner ämnen och blanda in enzymer och andra ämnen som kan komma åt och göra sitt jobb. Det knådas som en deg.Segmentation:
Lokala sammandragningar som aktiveras genom distorsion av tarmväggen. Blandnings-motorik.
Peristaltik:
Kontraktionsvågor som förflyttar tarminnehållet genom magtarmkanalen. De längsgående fibrerna som aktiveras. ENS är viktigt för dessa rörelser.
Regleras av Pacemaker celler Interstitiala celler of Cajal i muskelaturen i mag tarm systemet
Migrating Motor Complex (MMC) – storstädning i magtarmkanalen, sker när det inte finns något i tarmen
Munhålan
Spottkörtlar
Saliv - funktioner
Bilden nedan behöver vi inte kunna, men den ger en bra överblick.
Hjärnstamsreglering via sympatikus eller paraympatikus. Sensoriskt stimuli från tungan bearbetas i hjärnan och salivering styrs av salivcentra i hjärnan.
Bilden ovan visar att sympatikus har noradrenalin som signalsubstans som binder till adinerga receptorer i detta fall alfa-ett och beta-två. Vid parasympatisk aktivitet så frisätts acetylkollin som är kolinerg och binder till M3. (Se tidigare anteckningar om ANS.)
Transmittorsubstans från de sympatiska och parasympatiska nerverna frisätts och binder sig till receptorer på den acinära cellen. Då sker en kedjereaktion i salivkörteln som leder till att primär- samt sekundärsaliv bildas. Reaktionen börjar med att de intracellulära budbärarna kalciumjoner (Ca2+) frisätts från intracellulära depåer och de strömmar dessutom in i cellen från annat håll. Den ökade kalciumjonkoncentrationen i cytoplasman öppnar kanaler för kaliumjoner (K+) som strömmar ut från cellens basolaterala delar och för kloridjoner (Cl-) (aktiv transport) som lämnar cellens apikala del för att hamna i lumen. Kloridjoner i acinära lumen drar till sig ett likvärdigt antal natriumjoner (Na+) (passiv transport), som från interstitiet når lumen via passage mellan de acinära cellerna. Den ökade koncentrationen i lumen av kloridjoner och natriumjoner utövar osmotisk dragningskraft på vatten, som från interstitiet når lumen. Kollinerg påverkan gör att aquaprin5 ökar och fler aquaporiner (vattenkanaler) sätts in i cellmembranet.
Muntorrhet – Xerostomi
hyposalvinering under 0,1mL/min är abnormaltkan också bero på förändrad komposition av saliv, Serös ---> Mukös
Talsvårigheter
Matstrupen - esofagus
Varken nedbrytning eller upptag i matstrupen
Magsäcken
Primära funktioner:
Magsäcken är ett ihåligt organ, volymen regleras beroende på födans mängd. Magsäcken blandar födan genom kontraktionsringar som förflyttas
ner mot pylorus (nedre magsäcksmunnen). Sekretoriska celler i magsäckens kryptor utsöndrar saltsyra (HCl), enzymer och hormoner. Födan bryts ned genom både mekaniska och kemiska processer.
Stimulering av magsäcksprocesserna sker genom aktivering av receptorer i:
Stimulerande uppifrån men inhalerande nedifrån.
Motorik i magsäcken
Regleras av ENS - aktiveras av distenstion i antrum
Sekretion i magsäcken
Olika celler i slemhinnan i magsäcken har olika viktiga funktioner för matsmältning. De sitter i kryptor, nedåtgående områden i slemhinnan.Dessa celler ska vi kunna och vad de producerar.
° Intrinsic faktors - viktigt för att kunna ta upp B12 man kan få nevrologiska problem utan detta,
Produktion av Magsaft
Cefalisk Fas: Lukt, Syn (30% av magsaft produceras)
Gastrisk Fas: Mat i magen (50-60%)
Intestinal Fas: Mat i tarmarna (5-10%)
Reglering av saltsyrasekretion
Parietalceller i magsäckens slemhinna. (Gastrin och histamin produceras från andra celler i magsäckens slemhinna.)
"Väte-kalium-pumpen" är inaktiv då parietalcellen är inaktiv.
Vid frisättning, till exempel då vagusnerven stimuleras eller ECL-celler frisätter histamin och/eller G-celler frisätter gastrin. Då binder ämnena till receptorerna och pumparna förflyttas till ytan på cellen och parietalcellen (PC) aktiveras. Losec verkar genom att protonpumpen hämmas, tidigare mediciner blockerade H2, men det finns även H2 receptorer på andra ställen i kroppen, så den behandlingsmetoden var mindre specifikt. Standardbehandling för magsår är idag PPI (protonpumpsinhibitorer) och antibiotika.
Mer info om magsår:
Helicobacter pylori, påvisats i magsår och kunnat knytas till sjukdomen som en viktig del i orsaksmekanismen. Bakterien kan påvisas i slemhinnan i nästan alla fall av tolvfingertarmssår och omkring 70 % av fallen vid sår i magsäcken. Behandling av magsår där H. pylori har påvisats består numera av en kombination av läkemedel som kraftigt hämmar saltsyraproduktionen (protonpumpshämmare) och två antibiotika (t.ex. amoxicillin, klaritromycin eller metronidazol) under en vecka. I över 90 % av fallen kan infektionen elimineras med denna behandling, varefter magsårssjukdomen är botad. Magsår som inte orsakats av infektion med H. pylori kan behandlas med syraproduktionshämmande mediciner som H2-receptorblockerare eller protonpumpshämmare.
Saltsyraproduktion
Bilden ovan.
Koldioxid och vatten kommer att tas upp och bilda kolsyra H2CO3. Kolsyra är instabilt och kommer att brytas ner till bikarbonat (vätekarbonat) HCO3- med ett väte, H+ och det andra vätet, H+ kommer att gå ut mot lumen. Det transporteras ut till lumpen med hjälp av pumpen och väte och kalium byter plats. Bikarbonaten transporteras ut på baksidan av cellen och går ut i blodet. I utbyte mot bikarbonatet så kommer kloridjoner, Cl- att kunna tas upp via pumpen. Kloridjonerna kommer att gå ut mot lumen och där kommer då att finnas både klorid och väte som behövs för att bilda väteklorid = HCL = saltsyra.
Bilden ovan:
Här är PC gul i stället för blå, den visar hur parietalcellen regleras från andra delar av magsäcken. ECL-celler producerar histamin, G-celler producerar gastrin. Gastrin går ut i blodet och kan sedan gå direkt till CCKB/gastrinreceptorerna på PC eller binda till ECL-cellen och öka dess frisättning av histamin. Histamin kan sedan kan gå till H2 receptorn på PC-cellerna.
Dessa tre faktorer krävs för att aktivera PC-cellerna så att de börjar producera HCL
Liten repetition om ANS
Parasympatiska nervfibrer utgår från hjärnstammen och ingår i kranialnerverna III (n. oculomotorius), VII (n. facialis), IX (n. glossopharyngeus) och X (n. vagus) samt från spinalnerverna S2 – S4. Parasympatiska nervsystemet har acetylkolin som transmittorsubstans i både de pre- och de postganglionära neuronen. Neuronen benämns därför kolinerga neuron. Receptorerna för acetylkolin på det postsynaptiska neuronet kallas nikotinreceptorer, medan effektorcellerna har muskarinreceptorer. Receptorerna: nikotin- och muskarin-receptorer reagerar båda två på ACh, anledningen till namnen är att de också reagerar på nikotin och muskarin. Nikotin finns i cigaretter och muskarin finns i svamp som bland annat vikingar åt för att bli påverkade.
Muskarinreceptor
Kranialnerv X (nervus vagus) spelar en mycket viktig roll genom sin innervering av de flesta organ i bröst och bukhåla.
Minskning av HCL-produktion BROMSA PRODUKTIONEN
Minskning av HCL produktionen behöver också kunna ske. Somatostatin (Soin) kommer från D-celler som finns i antrum och fundus och det fungerar som broms.
Soin kan:
CCK
När CCK, kolecystokinin, frisätts så kommer det att öka somatostatinfrisättningen hos D-celler och verkar därmed indirekt inhiberande på HCL. CCK kommer från tunntarmen (intestinal fas) och frisätts till blodet och på så sätt skickas alltså information från tunntarm till magsäck om att HCL-produktionen behöver minskas.
Intrinsic factor och Vitamin B12
IF har egentligen inget med matsmältningen att göra, men den har en viktig funktion i att frakta vitamin B12 genom mag- och tarmkanalen där den kan sedan kan plockas upp i ileum.
B12 behövs för DNA syntes i röda blodkroppar. Brist kan leda till anemi.
1) Vitamin B12 är bundet till protein i maten.
2) Den sura miljön och pepsin bryter bindningen mellan B12 och proteinet.
3) Parietalcellerna frisätter intrinsic factor (IF).
1) B12 binder till IF i duodenum
2) B12 + IF absorberas i ileum
Magsäckens enzymsekretion: Pepsinogen = digestivt proenzym, blir till pepsin
Slemhinnans skyddsmekanismer
I lumen i magsäcken kan pH vara så lågt som 2 (normalt ligger det ju på 7 i kroppen.)
Skydd
Kefal fas - från huvudet ner till mag- och tarmkanalen och magsäcken
Magsäckens sekretion och motorik
Gastrisk fas - när födan finns i magsäcken
Magsäckens sekretion och motorik
Initieras av föda i magsäcken, distension, peptider.
Stimuli:
Intestinal fas - från tunntarmen (intestins = tarmar) inhiberar saltsyra HCl
Magsäckens sekretion och motorik
I denna fas bromas motorik och produktion av saltsyra. Signaler från tunntarmen påverkar magsäcken.Det sker exempelvis:
Signalerna kommer i form av hormoner (exempelvis Soin) som frisätts, eller via det enteriska nätverket som inhiberar processerna i magsäcken. Det är viktigt att det är tarmen som styr magsäckens aktivitet. Det beror på att det är i tunntarmen som näringen sedan ska tas upp. I tunntarmen måste det finnas rätt förutsättningar för att näringen ska kunna tas upp. Om födan inte har rätt sammansättning, om det är för mycket partiklar eller för surt så fungerar det inte optimalt. I för sur miljö fungerar till exempel inte enzymerna från bukspottkörteln som hjälper till att bryta ner maten så att vi kan tillgodogöra oss näringen.
Magsäckstömning
Bilden ovan:
entero = sådant som sker i tarmen
endokrin = hormonellt
enteroendokrin = hormoner som bildas i tarmen
Cirkeln i bilden ovan visar en sammanställning med feedback som reglerar hur maten går från magsäck till tunntarm och hur sekretion av HCL och motoriska rörelser ökar eller minskar beroende på vilka signaler som fås.
Att lära sig:
Tunntarm, tjocktarm, lever, pankreas och gallblåsa
Matspjälkning och upptag
Tunntarmens anatomi - duodenum, jejunum, och ileum
Bilden ovan:Rött och blått är vener och artärer och det gröna i mitten är lymfkärl. Lymfkärlen är viktiga för att ta hand om fett som brutits ner i tarmen, övriga näringsämnen tas upp via blodet. Det som är väldigt speciellt men tunntarmen är att ytan är väldigt veckad. Varje veck är i sin tur uppbyggda av fler veck. Det gör att tunntarmen får en mycket stor yta, vilket gör att mycket näring kan tas upp. På cellnivå, enterocyter finns mikrovilli som sitter och "viftar" och lockar till sig födoämnen. I just dessa celler finns även "brush border enzymes" som är de slutliga enzymerna i nedbrytningskedjan. De sitter i väggen på tunntarmen. I övrigt finns slembildande goblet celler och immunceller, på liknande sätt som i magsäcken.
Bilden ovan:
Tvärsnitt av tarmvilli med enterocyter (de är de som tar upp näringen) med mikrovilli som sitter ytterst, närmst födan. Under enterocyterna finns andra celler.
Levern
Utsöndring av galla
Enterohepatiska kretsloppet; återanvändning av gallsalter mellan tunntarm och lever
Bilden ovan.
Tarmens och leverns kretslopp. Nästan alla gallsalter återanvänds i kroppen, upp till 98 %. Det kallas för det enterohepatiska kretsloppet. Gallan produceras av levern och fraktas sedan till gallblåsan. I gångarna och i blåsan tas lite joner och vatten upp och gallan lagras sedan i blåsan. När det kommer signaler = CCK så kontraheras gallblåsan och CCK får också en sfinkter att öppnas och gallan kan hamna i tarmen. När gallan har gjort sitt jobb och fettet är nedbrutet och upplockat så kommer gallsalterna att tas upp av kroppen igen. Det sker i ileumdelen av tunntarmen (den del som är närmast tjocktarmen). Andra ämnen som till exempel bilirubin är restprodukter och de kommer inte att återupptas igen. Det fortsätter ner i tjocktarmen och är det som ger avföringen dess färg.
Pankreas - bukspottkörteln
Bukspottkörteln har gångar som går ut i tunntarmen och gången från gallblåsan går faktiskt ihop med bukspottskörteln. När enzymer produceras i bukspottkörteln så kommer de ut i tarmen samtidigt med gallan då sfinktern öppnas. Det är från gångarna som bikarbonat frisätts och cellerna inne i gallblåsan är de som producerar enzymer.
Pankreas består till allra största delen av exokrina celler, 98% och resten är endokrina celler
Enzymer
Kolhydrater – α-amylas
latin chymus = magsaft
latin trypsinum = gnuggning, söndertrasning
Exempel på några enzymer som bryter ner protein
(först till mindre komplexa proteinstrukturer, sedan till peptidaser och sedan till fria aminosyror)
Fett
Pankreasenzymerna är aktiva vid neutralt pH.
Bikarbonat behövs därför att neutralisera magsäcksinnehållet så att enzymerna kan arbeta.
Enzymer
Töms ut i duodenum.
De enzymer som finns i pankreas finns i inaktiv form, annars skulle pankreas också brytas ner.
Proteaser och co-lipas lagras i en inaktiv form:
Processen när dessa inaktiva former aktiveras initieras av enteropeptidas som finns i tarmväggen. Det sätter igång att trypsinogen klyvs till trypsin som sedan kan klyva de andra i en kaskadreaktion.
Kemisk nedbrytning av fett
Triglycerider bryts ner till diglycerider och sedan till monoglycerider eller fria fettsyror. Det är främst de fria fettsyrorna som kroppen sedan kan ta upp.Protein
Protein bryts ner till oligopeptider, sedan till tripeptider, dipeptider och aminosyror.Kemisk nedbrytning: Kolhydrater
Kolhydrater bryts till di, tri och oligosackarider och slutligen till monosackarider i form av glukos, fruktos och galaktos. Brush border enzymer bryter ner di-sackarider till monosackarider. Dessa enzymer sitter i enterocyterna som finns i tarmväggen och det är de som gör den sista spjälkningen av kolhydrater.Om man saknar laktas blir man laktosintolerant. Kroppen kan då inte bryta ned laktos som längre ner i tarmen kommer att irritera och orsaka smärta och diarré.
Digestion and Absorption - Kolhydrater
(bröd, ris, sädeslag, potatis, osv)
Bilden ovan:
Stärkelse börjar att brytas ner av amylas i munnen, även bukspottkörteln utsöndrar amylas. Stärkelsen bryts ner till maltos, disackarider och maltas som är ett brush border enzym bryter sedan ner det till monosackarider, i detta fall glukos. Olika typer av monosackarider utnyttjar olika transportörer i tarmväggen som kan frakta olika typer av glukos.
Tarmens Absorption - Kolhydrater
Bilden ovan:
Sekundär aktiv transport. En princip som utnyttjat av kroppen på flera olika ställen. Upptaget drivs av en ATP pump som driver ut natrium och plockar upp kalium. Detta leder till att det byggs upp en natriumgradient utanför cellen som sedan kan utnyttjas av Glut1. Samtidigt som natrium kommer in så följer också galaktos och galaktos med. Men det kräver alltså att man först har byggt upp en natriumgradient. Glut1 verkar ut mot lumen och plockar upp glukos och galaktos från tarmen, det ska sedan transporteras vidare till blodet. Det är det en annan transportör som sköter, nämligen Glut2. Det sker genom diffusion och ingen energi behöver alltså tillföras.
När det gäller fruktos så sker i stället så kallad faciliterad diffusion. Det är en koncentrationsgradient som styr att fruktos tas upp från tarmen via Glut5 och sedan ut till blodet via diffusion och en Glut2 transportörer.
Tarmen har (till skillnad från njuren) ingen gräns på hur mycket socker den kan plocka upp från blodet. Om vi sätter i oss en massa socker så kommer tarmen att sätta in fler transportörer. Det kan alltså i princip inte bli mättat och kan ta till sig nästan hur mycket glukos som helst.
Kemisk Digestion: Proteiner
Nedbrytning:
Enzymer i magsäcken: pepsin (pepsinogen blir till pepsin med hjälp av saltsyra)Enzymer i tunntarmen:
Absorption: liknar kolhydrater
Protein Digestion och Absorption – Protein
(kött, ägg, mjölk osv.)
Pepsin från magsäcken bryter ner protein till mindre bitar, sedan kommer enzymer från pankreas att bryta ner mer och sedan kommer även här brush border enzymer från tunntarmens vägg att bryta ner det sista sista till dipeptider eller fria aminosyror.
Upptag av aminosyror & peptider
Även här finns olika transportörer. Natriummedierat upptag använder sig av en ATP-driven pump i ena delen av transportören pumpar ut natrium och in kalium. På andra sidan av cellen utnyttjas sedan gradientskillnaden och natrium kommer in i transportören och tar med sig en aminosyra. Vätemedierat upptag, natrium pumpas ut och kalium in som tidigare men sedan byts natrium och väte i en annan pump. Olika för olika typer av aminosyror använder olika transportörer och metoder.
Protein digestion
Kemisk Digestion: Fett - det som är svårast för kroppen att bryta ner och det kräver mest energi
Emulgering av fett med gallsalter
Gallan sätter sig på utsidan av en fettdroppe. Gallan är bipolär och har alltså en fettlöslig och en vattenlöslig del. Den fettlösliga (hydrofoba) sätter sig in mot fettet och den vattenlösliga (hydrofila) utåt. Tillsammans med motoriken bryts då de stora fettdropparna ned till mindre bitar, som kallas miceller där lipas från pankres kan brytas ner till monoglycerider eller fira fettsyror. Dessa kan sedan tas upp via diffusion i tarmcellen och sedan via exocytos ta sig ut i lymfkärlen och så småningom plockas upp. Här krävs inte några transportörer utan sker helt via diffusion.
Om gallan saknas, till exempel efter en operation så behöver individen vara restriktiv med fett i sin kost.
Fettupptag i tarmvilli - Diffusion
Vattenabsorption
I kolon och tunntarm plockas stor del av vattnet som går åt under matspjälkningen.
Vattentransport över tarmväggen
Normal homeostas är det vi bör kunna.
Det är natrium som hjälper till så att vattnet kan plockas upp. Det skapas en osmotisk gradient som gör att vatten tar sig in mellan cellerna i tarmen eller genom cellerna i tarmen mha aquaporiner. Om natrium inte kan plockas upp så skapas ingen gradient och då kan kroppen inte ta till sig vätska. Det gör att man kan bli mycket uttorkad. Vid exempelvis en kolerainfektion där detta inte fungerar kan en individ faktiskt bli så uttorkad att hen dör inom några timmar. Om en har en infektion eller diarré är det alltså bra att ta en vätska som innehåller glukos. Glukos tar med sig natrium in i kroppen.
Aquaporin 2 spelar roll för vattentransport över tarmväggen speciellt i kolon
Aquaporiner finns inte så mycket i tunntarmen men väl i kolon. Bilden ovan visar hur de regleras vid törst hos en råtta. Vid törst ökar de snabbt.
Funktioner:
Inga villi, ingen enzymproduktion, stora kryptor, goblet celler. Maten lagras och knådas i tarmen karakteristiska utbuktningar som kallas haustra (singularis haustrum.) Eftersom det inte finns några vili tar vi här inte upp någon energi och inget bryts heller ner, det finns inga enzymer. Det finns dock gott om gobletceller här, de finns i kryptorna. Mycket slem och knådning alltså, men inget upptag.
Motorik tjocktarmen
Defäkation: spinal reflex som kan påverkas av CNS
Distension av rektum - detta är inte viljestyrt
Viljestyrda signaler stimulerar relaxation av extern anal sfinkter. Den yttre sfinktern står under viljekontroll. Små barn har inte utvecklat nervös kontroll över de yttre sfinktrarna och det är därför som de inte kan kontrollera detta.